(57)【要約】【課題】セミドライ加工用の混合液と排気を再利用して加工領域の温度上昇を抑制し、加工領域内に切りくずが堆積しないようにこれを除去でき、環境に対する負担を軽減できる工作機械を提供する。【解決手段】セミドライ加工が可能な工作機械１は、加工領域Ｓ内の混合液１２と排気と切りくず１７とを吸引して、切りくずを分離する吸引分離装置１４と、吸引分離装置から吐出される圧縮排気１８を循環して加工領域に供給し、加工領域内の切りくずを下方の排出口１９に移動させる排気循環経路１５と、吸引分離装置から吐出される混合液１２を循環して加工領域に供給し、加工領域内の切りくずを排出口に移動させる混合液循環経路１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とオイルを混合した混合液を圧縮エアでミスト状にして、主軸に装着された工具から噴出しながら工作物を加工するセミドライ加工が可能な工作機械であって、
加工領域内の前記混合液と排気と切りくずとを吸引して、この切りくずを分離する吸引分離装置と、
この吸引分離装置から吐出される圧縮排気を循環して前記加工領域に供給することにより、この加工領域内の前記切りくずを下方の排出口に移動させる排気循環経路と、
前記吸引分離装置から吐出される前記混合液を循環して前記加工領域に供給することにより、この加工領域内の前記切りくずを前記排出口に移動させる混合液循環経路とを備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記排気循環経路は、
前記吸引分離装置から前記排気を吐出させて前記圧縮排気とする吐出ブロアと、
前記加工領域内の所定の場所に前記圧縮排気を噴出させて、前記切りくずを移動させるための排気噴出手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記混合液循環経路は、
前記吸引分離装置から前記混合液を吐出させる吐出ポンプと、
前記加工領域内の他の所定の場所に前記混合液と圧縮エアとを噴出させて、前記切りくずを移動させるための混合液噴出手段とを有していることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記混合液循環経路は、
前記吐出ポンプで吐出された前記混合液を一旦貯留する混合液タンクと、
圧縮エアを前記混合液噴出手段に供給するノズル用圧縮エア供給路とを有していることを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記工作機械は横形マシニングセンタであり、
前記排気噴出手段は、前記工作機械の正面から見て左右の下部壁面に前記圧縮排気をそれぞれ噴出させるための左排気ノズルおよび右排気ノズルを有し、
前記混合液噴出手段は、
前記工作物とパレットとこの工作物をこのパレットに保持するための治具に、前記混合液タンクと前記ノズル用圧縮エア供給路からそれぞれ供給された前記混合液と前記圧縮エアとを噴出させるための中央混合液ノズルと、
前記混合液と前記圧縮エアを、前記工作機械の正面から見て左右の上部壁面に噴出させるための左混合液ノズルおよび右混合液ノズルとを有していることを特徴とする請求項３または４に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水とオイルを混合した混合液を圧縮エアでミスト状にして、主軸に装着された工具から噴出しながら工作物を加工するセミドライ加工が可能な工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタなど工作機械には、水とオイル（切削油）を混合した混合液（切削油剤）を圧縮エアでミスト状にして、主軸に装着された工具から噴出しながら工作物を加工するセミドライ加工が可能な機械がある。
たとえば、特許文献１（特開２００５−１８６１８０号公報）には、セミドライ加工用工作機械およびセミドライ加工方法が記載されている。
また、特許文献２（実用新案登録第３１３０７３５号公報）には、切削屑回収装置が提案されており、この装置は、樹脂加工機による加工で発生する切削屑を回収するとともに、空気を循環して再利用する循環サイクルが構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８６１８０号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３０７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のセミドライ加工用工作機械は、主軸に装着された工具にミスト供給装置からミストを供給し、工具の先端から加工部位に向けて吐出するようになっているが、使用後のミスト（すなわち、切削油剤）や排気を循環させて再利用する構成にはなっていない。
他方、特許文献２に記載の切削屑回収装置は、樹脂加工機に関するもので、セミドライ加工を行う工作機械とは異なっている。また、空気を循環して再利用するようにはなっているが、樹脂の加工なので水とオイルを混合した混合液（切削油剤）は使用されない。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、セミドライ加工が可能な工作機械におけるセミドライ加工用の混合液と排気を再利用して加工領域の温度上昇を抑制するとともに、この加工領域内に切りくずが堆積しないようにこれを除去することができ、また、環境に対する負担を軽減することができる工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる工作機械は、水とオイルを混合した混合液を圧縮エアでミスト状にして、主軸に装着された工具から噴出しながら工作物を加工するセミドライ加工が可能な工作機械であって、加工領域内の前記混合液と排気と切りくずとを吸引して、この切りくずを分離する吸引分離装置と、この吸引分離装置から吐出される圧縮排気を循環して前記加工領域に供給することにより、この加工領域内の前記切りくずを下方の排出口に移動させる排気循環経路と、前記吸引分離装置から吐出される前記混合液を循環して前記加工領域に供給することにより、この加工領域内の前記切りくずを前記排出口に移動させる混合液循環経路とを備えている。
前記排気循環経路は、前記吸引分離装置から前記排気を吐出させて前記圧縮排気とする吐出ブロアと、前記加工領域内の所定の場所に前記圧縮排気を噴出させて、前記切りくずを移動させるための排気噴出手段とを有しているのが好ましい。
前記混合液循環経路は、前記吸引分離装置から前記混合液を吐出させる吐出ポンプと、
前記加工領域内の他の所定の場所に前記混合液と圧縮エアとを噴出させて、前記切りくずを移動させるための混合液噴出手段とを有しているのが好ましい。
前記混合液循環経路は、前記吐出ポンプで吐出された前記混合液を一旦貯留する混合液タンクと、圧縮エアを前記混合液噴出手段に供給するノズル用圧縮エア供給路とを有しているのが好ましい。
前記工作機械は横形マシニングセンタであり、前記排気噴出手段は、前記工作機械の正面から見て左右の下部壁面に前記圧縮排気をそれぞれ噴出させるための左排気ノズルおよび右排気ノズルを有し、前記混合液噴出手段は、前記工作物とパレットとこの工作物をこのパレットに保持するための治具に、前記混合液タンクと前記ノズル用圧縮エア供給路からそれぞれ供給された前記混合液と前記圧縮エアとを噴出させるための中央混合液ノズルと、前記混合液と前記圧縮エアを、前記工作機械の正面から見て左右の上部壁面に噴出させるための左混合液ノズルおよび右混合液ノズルとを有しているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる工作機械は、上述のように構成したので、セミドライ加工が可能な工作機械におけるセミドライ加工用の混合液と排気を再利用して加工領域の温度上昇を抑制するとともに、この加工領域内に切りくずが堆積しないようにこれを除去することができ、また、環境に対する負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明にかかる工作機械は、水とオイルを混合した混合液を圧縮エアでミスト状にして、主軸に装着された工具から噴出しながら工作物を加工するセミドライ加工が可能になっている。
この工作機械は、加工領域内の混合液と排気と切りくずとを吸引してこの切りくずを分離する吸引分離装置と、この吸引分離装置から吐出される圧縮排気を循環して加工領域に供給することにより、この加工領域内の切りくずを下方の排出口に移動させる排気循環経路と、吸引分離装置から吐出される混合液を循環して加工領域に供給することにより、この加工領域内の切りくずを排出口に移動させる混合液循環経路とを備えている。
これにより、セミドライ加工用の混合液と排気を再利用して加工領域の温度上昇を抑制するとともに、この加工領域内の切りくずが堆積しないようにこれを除去することができ、また、環境に対する負担を軽減するという目的が実現される。
【０００９】
工作機械として、下記の実施例では横形マシニングセンタの場合を示している。なお、工作機械は、立形マシニングセンタ，複合加工機，旋盤または研削盤であってもよい。また、下記実施例にかかる工作機械は、セミドライ加工と通常の加工の両方を行うことができるが、セミドライ加工専用の機械であってもよい。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明にかかる一実施例を、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施例にかかる工作機械におけるセミドライ加工のフローチャート、図２は、前記工作機械を正面から見たときの概略構成図である。
【００１１】
図１，図２において、本実施例にかかる工作機械１は横形マシニングセンタであり、セミドライ加工と通常の加工の両方が可能である。工作機械１の主軸２には、工具３が着脱可能に装着されている。パレット４には、工作物Ｗが治具５により着脱可能に保持されている。
工作機械１は、加工領域Ｓで工具３により工作物Ｗをセミドライ加工で切削加工する。この場合、工作機械１は、水１０とオイル（切削油）１１を混合した混合液（切削油剤）１２を、圧縮エア１３でミスト状にして、主軸２に装着された工具３から噴出しながら工作物Ｗを加工する。
【００１２】
工作機械１には混合装置２０が設けられている。混合装置２０には、水タンク２１から水１０が供給され、オイルタンク２２からオイル１１が供給され、コンプレッサなど圧縮エア源２３から圧縮エア１３が供給される。
混合装置２０では、水１０とオイル１１とが混合されて混合液１２となる。混合装置２０により、混合液１２と圧縮エア１３が、主軸２などの内部に形成された主軸内流路２４と、工具３の内部に形成された工具内流路２５とを通って、工具３の先端からミスト状に噴出される。
【００１３】
工作機械１は、吸引分離装置１４と排気循環経路１５と混合液循環経路１６とを備えている。
吸引分離装置１４は、加工領域Ｓ内の混合液１２と排気と切りくず１７とを吸引して、この切りくず１７を分離する機能を有しており、連続運転される。
排気循環経路１５は、吸引分離装置１４から吐出される圧縮排気１８を循環して加工領域Ｓに供給することにより、この加工領域Ｓ内の切りくず１７を下方の排出口１９に移動させることができる。
混合液循環経路１６は、吸引分離装置１４から吐出される混合液１２を循環して加工領域Ｓに供給することにより、この加工領域Ｓ内の切りくず１７を排出口１９に移動させることができる。
このように、セミドライ加工が可能な工作機械１では、セミドライ加工用の混合液１２と排気（圧縮排気１８）を再利用して加工領域Ｓに供給している。これにより、加工領域Ｓの温度上昇が抑制され、また、加工領域Ｓ内に切りくず１７が堆積することなく除去され、また、工作機械１全体の経路から外部に排出される混合液１２や排気の量が少なくなるので環境に対する負担を軽減することができる。
【００１４】
工具３で工作物Ｗをセミドライ加工で切削しているあいだ、排気循環経路１５を連続運転し、圧縮排気１８を常時循環させて加工領域Ｓに供給することにより、切りくず１７を排出口１９に移動させている。なお、排気循環経路１５を、必要なときのみ運転するように制御して、間欠運転を行う場合であってもよい。
他方、工具３で工作物Ｗをセミドライ加工で切削するのに使用されるミスト状の混合液１２は、一般的に少量（たとえば、１００cc／Hr）である。そのため、混合液循環経路１６については、工具３で工作物Ｗをセミドライ加工で切削しているあいだは、混合液循環経路１６の吐出ポンプＰ1を停止しておき、セミドライ加工が終了した後に、混合液循環経路１６の吐出ポンプＰ1を運転して、吸引分離装置１４から混合液１２を吐出させている。
このように、混合液循環経路１６を間欠運転しているが、セミドライ加工で使用するミスト状の混合液１２の量が多い場合には、吐出ポンプＰ1を連続運転する場合であってもよい。
【００１５】
排気循環経路１５は、吸引分離装置１４から排気を吐出させて圧縮排気１８とする吐出ブロア３０と、加工領域Ｓ内の所定の場所に圧縮排気１８を噴出させて、切りくず１７を移動させるための排気噴出手段３１とを有している。
吐出ブロア３０は連続運転されて、加工領域Ｓ内に圧縮排気１８を常時噴出させている。吐出ブロア３０は、吸引分離装置１４に直接設けられているが、圧縮排気１８の流れる流路の途中に配置された場合であってもよい。
排気循環経路１５を設けたので、循環するうちに温度が低下した圧縮排気１８を加工領域Ｓに噴出させれば、加工領域Ｓの温度上昇を抑制でき、また、加工領域Ｓ内の切りくず１７が堆積しないようにこれを除去することができる。
また、加工領域Ｓから流出する排気を圧縮排気１８として再利用しているので、清浄でない排気が工作機械１の外部に排出されて外部環境を汚染するといった恐れがなくなり、環境に対する負担を軽減することができる。
【００１６】
混合液循環経路１６は、吸引分離装置１４から混合液１２を吐出させる吐出ポンプＰ1と、加工領域Ｓ内の他の所定の場所に混合液１２と圧縮エア１３とを噴出させて、切りくず１７を移動させるための混合液噴出手段３２とを有している。
吐出ポンプＰ1は、セミドライ加工中はその運転を停止しており、セミドライ加工が終了した後に運転される。吐出ポンプＰ1は、吸引分離装置１４に直接設けられているが、混合液１２の流れる流路の途中に配置された場合であってもよい。
混合液循環経路１６を設けたので、循環するうちに温度が低下したセミドライ加工用の混合液１２を再利用して加工領域Ｓに噴出させれば、加工領域Ｓの温度上昇を抑制するとともに、加工領域Ｓ内に切りくず１７が堆積しないようにこれを除去することができる。
また、混合液１２を循環させて再利用しているので、工作機械１全体から外部に混合液を排出する必要がなくなって、混合液が外部環境を汚染するといった恐れがなくなり、環境に対する負担を軽減することができる。
【００１７】
混合液循環経路１６は、吐出ポンプＰ1で吐出された混合液１２を一旦貯留する混合液タンク４４と、圧縮エア１３を混合液噴出手段３２に供給するノズル用圧縮エア供給路４５とを有している。なお、混合液循環経路１６には、混合液タンク４４から混合液１２を吐出させるノズル供給用ポンプＰ2も設けられているが、ノズル供給用ポンプＰ2がない場合であってもよい。
吐出ポンプＰ1は、セミドライ加工が終了した後に運転され、吸引分離装置１４の混合液１２を抜き出して、この混合液１２を混合液タンク４４に送る。
混合液タンク４４を設けたので、吸引分離装置１４から送られる混合液１２の流量が少ない場合や、もし仮に吸引分離装置１４から混合液１２が供給されない事態が生じても、混合液タンク４４に一旦貯留されている混合液１２を混合液噴出手段３２に供給することができる。
また、混合液タンク４４に貯留されている混合液１２を、緊急時の防災用に利用することも可能であり、安全対策上好ましい。
【００１８】
工作機械１は横形マシニングセンタなので、加工領域Ｓには、正面から見て左右の上部壁面４０，４１が形成され、左右の上部壁面４０，４１にそれぞれ連続してその下方には左の下部壁面４２と右の下部壁面４３とが形成されている。
排気噴出手段３１は、加工領域Ｓの所定の場所（ここでは、工作機械１の正面から見て左右の下部壁面４２，４３）に圧縮排気１８をそれぞれ噴出させるための左排気ノズル５０および右排気ノズル５１を有している。
【００１９】
混合液噴出手段３２は中央混合液ノズル５２を有している。この中央混合液ノズル５２は、工作物Ｗと、パレット４と、この工作物Ｗをパレット４に保持するための治具５とに、混合液タンク４４（ここでは、ノズル供給用ポンプＰ2を介して混合液タンク４４）とノズル用圧縮エア供給路４５からそれぞれ供給された混合液１２と圧縮エア１３とを噴出させる。
混合液噴出手段３２は、混合液１２と圧縮エア１３を、工作機械１の正面から見て左右の上部壁面４０，４１に噴出させるための左混合液ノズル５３および右混合液ノズル５４を有している。
中央混合液ノズル５２と、左混合液ノズル５３と、右混合液ノズル５４とを設けたので、加工領域Ｓの内部に付着している切りくず１７を、下部の排出口１９に導いて、混合液と排気とともに吸引分離装置１４で吸引することができる。
なお、左混合液ノズル５３と右混合液ノズル５４の各噴出方向を交差させてもよい。すなわち、左混合液ノズル５３から噴出する混合液１２と圧縮エア１３を、右の上部壁面４１に向けて当て、右混合液ノズル５４から噴出する混合液１２と圧縮エア１３を、左の上部壁面４０に向けて当てるようにしてもよい。
【００２０】
次に、動作について説明する。
工作機械１を運転すると、主軸２が回転駆動されて工具３が回転する。工具３と、パレット４上の工作物Ｗとが、相対的に直交３軸方向に移動することにより、工具３で工作物Ｗを切削加工する。
このとき、混合装置２０には、水タンク２１から水１０が供給され、オイルタンク２２からオイル１１が供給され、圧縮エア源２３から圧縮エア１３が供給される。これにより、混合装置１２から混合液１２と圧縮エア１３が、主軸内流路２４と工具内流路２５を通って、工具３の先端からミスト状に噴出されて、セミドライ加工が行われる。
【００２１】
加工領域Ｓには、工具３から噴出されたミストが充満するとともに切りくず１７も飛散するが、加工領域Ｓの下方に流れ落ちた混合液と切りくず１７は、加工領域Ｓ内の排気と一緒に排出口１９から吸引分離装置１４により連続的に吸引される。
吸引分離装置１４では、切りくず１７を分離して切りくずタンク５５に排出する。吸引分離装置１４で加工領域Ｓから吸引された排気は、吐出ブロア３０で加圧されて圧縮排気１８となる。この圧縮排気１８は、排気循環経路１５を通って排気ノズル５０，５１に連続的に供給される。
左排気ノズル５０から噴出される圧縮排気１８は、左の下部壁面４２に当たって、ここに付着している切りくず１７を下方に移動させる。右排気ノズル５１に供給されて噴出する圧縮排気１８は、右の下部壁面４３に当たって、ここに付着している切りくず１７を下方に移動させる。
このとき、切りくず１７は静電気を帯びているので下部壁面４２，４３に付着しがちであるが、排気ノズル５０，５１から圧縮排気１８が連続的に噴出しているので、切りくず１７は下部壁面４２，４３から容易に離脱して下方に移動する。
【００２２】
吸引分離装置１４に吸引された混合液１２は、セミドライ加工完了後に吐出ポンプＰ1で吐出され、混合液循環経路１６を流れて混合液タンク４４に貯留される。混合液タンク４４内の混合液１２は、セミドライ加工中に連続的に（または、セミドライ加工完了後に）運転されるノズル供給用ポンプＰ2で加圧されて、圧縮エア１３ととともに混合液ノズル５２，５３，５４に供給される。なお、ノズル供給用ポンプＰ2を設けないで混合液１２を加圧しない場合であってもよい。
中央混合液ノズル５２から噴出される混合液１２と圧縮エア１３は、パレット４と治具５と工作物Ｗに当たって、これらパレット４と工作物Ｗと治具５に付着している切りくず１７を洗い流す。
左混合液ノズル５３から噴出される混合液１２と圧縮エア１３は、加工領域Ｓの左の上部壁面４０に当たって、ここに付着している切りくず１７を洗い流す。これと同様に、右混合液ノズル５４から噴出する混合液１２と圧縮エア１３は、加工領域Ｓの右の上部壁面４１に当たって、ここに付着している切りくず１７を洗い流す。
加工領域Ｓに飛散する切りくず１７は静電気を帯びているが、混合液ノズル５３，５４から混合液１２と圧縮エア１３を噴出させて上部壁面４０，４１を濡らしているので、切りくず１７が上部壁面４０，４１に付着するのを防止して、切りくず１７を下方に移動させることができる。
【００２３】
本実施例では、セミドライ加工中に、混合液ノズル５３，５４から混合液１２と圧縮エア１３を噴出させて上部壁面４０，４１に当て、中央混合液ノズル５２からも混合液１２と圧縮エア１３を噴出させて、パレット４と治具５と工作物Ｗに当てるようにしている。
なお、上述のように切りくず１７は静電気を帯びているので上部壁面４０，４１に付着する傾向があるので、セミドライ加工中に、混合液ノズル５３，５４から混合液１２と圧縮エア１３を噴出させるのが好ましいが、中央混合液ノズル５２からの噴出は停止する場合であってもよい。
また、これとは逆に、セミドライ加工中に、中央混合液ノズル５２から混合液１２と圧縮エア１３を噴出させるが、混合液ノズル５３，５４からの噴出は停止する場合であってもよい。
【００２４】
こうして、加工領域Ｓの下部の排出口１９に移動した混合液１２と切りくず１７と排気は、吸引分離装置１４で吸引され、その後、混合液１２と排気は、上述と同様にそれぞれ循環して再利用される。
【００２５】
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形，付加などが可能である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる工作機械は、セミドライ加工が可能な横形マシニングセンタの他に、立形マシニングセンタ，複合加工機，旋盤，研削盤などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例にかかる工作機械におけるセミドライ加工のフローチャートである。
【図２】前記工作機械を正面から見たときの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    工作機械
２    主軸
３    工具
４    パレット
５    治具
１０  水
１１  オイル
１２  混合液
１３  圧縮エア
１４  吸引分離装置
１５  排気循環経路
１６  混合液循環経路
１７  切りくず
１８  圧縮空気
１９  排出口
３０  吐出ブロア
３１  排気噴出手段
３２  混合液噴出手段
４０  左の上部壁面
４１  右の上部壁面
４２  左の下部壁面
４３  右の下部壁面
４４  混合液タンク
４５  ノズル用圧縮エア供給路
５０  左排気ノズル
５１  右排気ノズル
５２  中央混合液ノズル
５３  左混合液ノズル
５４  右混合液ノズル
Ｐ1   吐出ポンプ
Ｓ    加工領域
Ｗ    工作物
【図１】
2010105116.tif 000003
【図２】
2010105116.tif 000004